Потенциальная биологическая продуктивность сортов плодовых и ягодных культур намного выше их фактической урожайности в промышленных насаждениях. В чем же основная причина, мешающая проявиться всем возможностям, заложенным в генотипе сортов? Ответ может быть только один — отрицательное влияние экстремальных факторов среды: абиотических — низких и высоких температур (низкотемпературный и высокотемпературный стрессы), недостаток или избыток влаги (водный стресс), засоление, высокая кислотность почвы, избыток содержания в ней извести и биотических — поражение болезнями и вредителями. Селекционные программы по всем плодовым и ягодным культурам предусматривают создание сортов, устойчивых к наиболее вредоносным для каждой из них определенным факторам внешней среды.
Для большинства плодовых и ягодных растений наиболее важны селекционные программы по созданию зимостойких сортов. Это связано с тем, что на основной территории б. СССР наибольший ущерб плодовым и ягодным растениям наносит действие низких отрицательных температур. Установлено, что зимостойкость связана со многими факторами внешней среды и физиологическими особенностями отдельных видов и сортов плодовых и ягодных растений. В различных регионах при разработке селекционных программ следует учитывать, что из всего комплекса составляющих такой показатель, как зимостойкость, важно выбрать основной, лимитирующий в конкретных условиях.
В селекционных программах на зимостойкость прежде всего должен быть определен уровень адаптивности к неблагоприятным факторам зимовки. В Подмосковье новые сорта плодовых и ягодных культур, в частности яблони, по мнению В. В. Кичины, должны в состоянии покоя переносить морозы до —42 °С, в период оттепелей — 25 °С, после оттепелей к возвратным холодам — 37 °С, подготовиться к зимовке при продолжительности вегетативного периода в 190 дней и сумме активных температур 1900°, На Северном Кавказе эти критерии меняются. В состоянии покоя морозостойкость новых сортов плодовых культур должна быть на уровне —30…35°С, после оттепелей в феврале — 20…25, в марте — 15…20 °С. Условия подготовки к зимовке не оговариваются, поскольку она обычно идет нормально.
В северной и средней зонах плодоводства решающее значение для формирования зимостойкости имеет достижение максимальной морозостойкости в фазу глубокого зимнего покоя. Для этого особенно важно своевременно завершить ростовые процессы, пройти своевременно фазы закаливания и вхождения в состояние глубокого зимнего покоя.
В южной зоне плодоводства, а в отдельные годы в средней и даже северной зонах на ведущее место в реализации потенциальной зимостойкости сортов выходят такие ее компоненты, как продолжительность периода зимнего покоя, медленное начало ростовых процессов после его завершения. Это позволяет дольше сохранить, особенно генеративным органам, высокую морозостойкость и даже повышать ее во время возвратных похолоданий в конце зимы. В результате — меньшее повреждение последних после длительных потеплений во вторую половину зимы.
Селекция плодовых и ягодных культур на зимостойкость в северной и средней зонах плодоводства должна быть направлена на создание форм, достигающих особенно высокой морозостойкости в состоянии покоя. Для яблони в средней полосе необходимо стремиться к получению новых сортов на уровне наиболее зимостойких в местных условиях: Брусничное и Аркад желтый, в Сибири — Ранетка пурпуровая; сортов малины — Новость Кузьмина, Арбат, Кримзон Маммут.
В южной зоне селекция должна быть направлена на получение сортов с поздним выходом из состояния покоя генеративных почек, медленным весенним развитием, поздним цветением, что позволяет им быть на уровне самых зимостойких сортов в местных условиях: сливы сортов Горкуша 1; вишни — Любская; абрикоса — Зард, Оранжево-красный и Шлор-Циран; яблони — Анис кубанский.
Одинакового уровня зимостойкости у сортов плодовых культур можно достичь за счет использования различных компонентов зимостойкости. В условиях Северного Кавказа одинаковой способностью переносить возвратные морозы до минус 15…20 °С в феврале — начале марта обладают цветковые почки ряда сортов домашней и американской сливы за счет длительного сохранения состояния зимнего покоя; терна — за счет только небольшого снижения присущей ему очень высокой морозостойкости (в состоянии покоя) после начала ростовых процессов; вишнесливы (гибриды китайской сливы и вишни низкой) — за счет очень медленного весеннего развития цветковых почек.
В селекционных программах надо учитывать, что у плодовых культур подмерзают различные части растения. У косточковых культур сильнее повреждаются морозами цветковые почки, у семечковых — древесина и кора толстых ветвей и особенно штамбов. В Сибири у малины сильно иссушаются побеги, у косточковых культур наблюдается подпревание. Для ягодных культур, а также для сортов-подвоев важно учитывать в программах по зимостойкости также фактор морозостойкости корневой системы.
Во всех случаях в селекционный процесс важно вовлечь доноры устойчивости к тем факторам среды или доноры тех компонентов устойчивости, которые являются решающими в успехе селекционной программы. В селекции плодовых и ягодных растений по засухоустойчивости много сложностей и недостаточно изученных моментов, что вызывает определенные трудности как в разработке программ создания засухоустойчивых сортов, так и их реализации. В этих случаях можно планировать создание сортов, имеющих уровни устойчивости к водному стрессу (недостатку влаги) и высокотемпературному стрессу (жаростойкости) на уровне более устойчивых сортов. Например, сорта сливы и алычи, устойчивые к недостатку влаги, — Финиковая, Монфорская, Ренклод зеленый, Шавклиави, Васильевская 41, Шабрани; жаростойкие — Изюм эрик, Эмма Леперман, Гейджа арази. Эти сорта, а также засухоустойчивые дикие виды следует использовать и как доноры этого признака.
У большинства плодовых деревьев (ярко выраженных мезофитов) высокая продуктивность и высокая засухоустойчивость — антагонисты, совместить их в одном сорте нельзя. Поэтому для каждой плодовой культуры важно найти критерии оптимального соотношения высокой продуктивности и адаптации к недостатку влаги и высоким температурам.
Для подвоев требования к высокой засухоустойчивости, а у некоторых из них и к избытку извести или солей обязательны. Решение задачи связано с использованием доноров этих свойств, созданием специфических условий (провокационных фонов) для ведения отбора на устойчивость к неблагоприятным факторам среды.
В числе актуальных селекционных проблем — создание сортов плодовых и ягодных культур, устойчивых к наиболее опасным вредителям и болезням. Сложность ее решения связана прежде всего с тем, что отношения хозяина и паразита очень сложны — их генетические системы склонны к параллелизму изменчивости. Новые расы патогена приспосабливаются к сортам, вполне устойчивым к ранее распространенным расам. Однако теория иммунитета и селекционная практика в работе с плодовыми и ягодными культурами позволяют разработать продуктивные подходы к созданию иммунных сортов к ряду важнейших заболеваний и в меньшей степени — к вредителям.
У плодовых и ягодных растений наблюдается моногенная (олигогенная, вертикальная) устойчивость — невосприимчивость (иммунитет) растений к одной или нескольким расам патогена, контролируемая одним геном, и полигенная (горизонтальная) устойчивость — устойчивость растений ко всем расам патогена, контролируемая многими генами. При этом растение не бывает иммунным, но резко снижается вредоносность патогена.
Успешное решение задачи выведения устойчивых сортов связано с использованием доноров иммунитета к патогенам, созданием с их участием новых генотипов, способных долго противостоять адаптации к ним патогенов. У важнейших плодовых и ягодных растений выявлены носители различных генов, определяющих устойчивость к наиболее вредоносным болезням. У яблони известны носители полигенной устойчивости к парше — сорта Антоновка обыкновенная, Уэлси, Анис кубанский. Выявлены также доноры о лигогенной устойчивости к этому патогену, в частности формы видов яблони Malus floribunda (ген Vf), М. micromalus (ген Vm), М. prunifolia (ген Vp), М. baccata (ген Vb), М. pumila (ген Vr). Известны источники олигогенов, обеспечивающих устойчивость и к другим болезням — коккомикозу вишни, красной пятнистости сливы, мучнистой росе яблони, персика, смородины, земляники и т. д.
Очень важно, что многие из этих олигогенов, контролирующих устойчивость к болезням, обеспечивают длительное ее сохранение. Например, ген Vf обеспечивает более 50 лет устойчивость к парше сортов яблони, имеющих устойчивость в генотипе, в то же время известны примеры приспособления паразита к новому хозяину, даже принадлежащему к другому виду. Так, мучнистая роса крыжовника, являвшаяся бичом этой культуры в тридцатые-пятидесятые годы, поражает сейчас черную смородину едва ли не сильнее, чем крыжовник. Наблюдается иногда переход мучнистой росы с персика на абрикос и алычу, коккомикоза с вишни и черешни на другие виды косточковых растений. Все это необходимо учесть при разработке программ создания устойчивых сортов плодовых и ягодных культур.
Важное условие повышения гарантии более длительного сохранения устойчивости новых сортов — создание генотипов, включающих два различных олигогена, контролирующих устойчивость к одному патогену, например гены Vf и Vm, обеспечивающие устойчивость сортов яблони к парше. Для плодовых и ягодных растений в селекции перспективным направлением на иммунитет является создание конвергентных сортов, имеющих несколько различных генов, контролирующих устойчивость к различным расам патогена, они обеспечивают большую вероятность длительной устойчивости нового сорта.
В ряде случаев целесообразно на заключительном этапе создания устойчивых сортов в одном генотипе объединять горизонтальную и вертикальную устойчивость путем гибридизации сортов, имеющих о лигогенный контроль устойчивости, с сортами, обладающими полигенной устойчивостью. Например, у яблони — путем гибридизации сортов с геном Vf (Макфри, Прима, Либерти) с сортами (Уэлси, Антоновкой обыкновенной и др.), имеющими полигенный контроль устойчивости к парше.
Наряду с поиском и вовлечением в селекцию новых источников иммунитета к болезням следует привлекать толерантные формы, особенно в тех случаях, когда не удается у данного вида выделить иммунные формы или сорта. Например, у вишни обыкновенной, вишни степной и черешни имеются отдельные сорта и формы, толерантные к коккомикозу, обеспечивающие удовлетворительную устойчивость к этой болезни. Их также надо использовать в селекции, особенно для гибридизации с донорами олигогенной устойчивости к патогену.
Работа по созданию сортов плодовых и ягодных культур, устойчивых к вредителям, более сложна, теоретически менее разработана и в меньшей степени подкреплена практикой. Но примеры селекционных программ по созданию сортов, устойчивых к некоторым вредителям, существуют. Например, у малины успешно ведется работа по созданию сортов, устойчивых к тле Amphorophraideae, являющейся переносчиком вирусов, в частности с использованием носителей генов иммунитета к ней — сортов Маросейка, Дилайт, К-40.